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하기 화학식 1의 화학구조를 주쇄로 가지는 탄화수소계 고분자를 제조하는 고분자 제조단계;상기 탄화수소계 고분자를 할로겐화 하는 할로겐화 고분자 제조단계;상기 할로겐화 고분자를 N,N,2,2,6,6-hexamethylpiperidin-4-amine을 이용한 4차화 반응(quaternization)을 통하여 음이온 전도성기를 가지는 고분자 제조단계; 및상기 음이온 전도성기를 가지는 고분자의 피페리딘기(piperidine group)를 산화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사슬연장기를 가지는 음이온 교환소재의 제조방법:003c#화학식 1003e#상기 화학식 1에서, M, M', M''은 각각 단일결합이거나 전자주게기로서 -O-, -S-, -NR'- (이때 R'은 수소원자이거나 C1 ~ C12 알킬기 중 어느 하나임), 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 중 어느 하나이고, R1 ~ R8은 각각 수소원자이거나 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자, 플루오린 원자를 포함하는 아릴기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 각 반복 단위 내에 또는 반복 단위 당 동일하거나 상이할 수 있으며,반복단위의 수인 n은 1 이상 100,000이하의 정수이고,Ar은 하기 화학식 2와 같으며,003c#화학식 2003e#상기 화학식 2에서, M'''는 단일결합이거나 전자주게기로서 -O-, -S-, -NR'- (이때 R'은 수소원자이거나 C1 ~ C12 알킬기 중 어느 하나임), 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 중 어느 하나이고, R9 ~ R20은 각각 수소원자이거나 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자, 플루오린 원자를 포함하는 아릴기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이며, 각 반복 단위 내에 또는 반복 단위 당 동일하거나 상이할 수 있다
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청구항 1에 있어서,상기 할로겐화 고분자 제조단계는 클로로 메틸화 반응, 브롬화 반응 또는 요오드화 반응을 통하여 하기 화학식 3의 화학구조를 가지는 할로겐화 고분자를 제조하는 것을 특징으로 하는 사슬연장기를 가지는 음이온 교환소재의 제조방법:003c#화학식 3003e#상기 화학식 3의 Z1은 C1 ~ C12의 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자를 포함하는 아릴기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, X는 할로겐원자로서 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I) 중 어느 하나 이며, R21 ~ R23은 각각 수소원자이거나 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자, 플루오린 원자를 포함하는 아릴기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, R24 ~ R27은 각각 Z1X가 되거나 R21 ~ R23와 마찬가지로 각각 수소원자이거나 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자, 플루오린 원자를 포함하는 아릴기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이며, Ar'은 화학식 1의 Ar과 동일하거나 Ar의 각각의 페닐링은 적어도 하나의 Z1X로 표현되는 치환기를 가질 수 있다
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청구항 1에 있어서,상기 사슬연장기를 가지는 음이온 교환소재는 하기 화학식 4의 화학구조를 가지는 것을 특징으로 하는 사슬연장기를 가지는 음이온 교환소재의 제조방법:003c#화학식 4003e#상기 화학식 4의 Q'는 양이온화된 이온교환작용기로서 아민기로부터 유도된 암모늄기이거나 술포늄기, 포스포늄기, 피리디늄기, 카바졸륨기 및 이미다졸륨기이거나 베타인 및 술포베타인에서 선택되는 양쪽성 이온 교환 작용기 및 이들의 조합에서 선택되는 이온 교환체 또는 이들의 염 상태의 음이온 교환 작용기 중 어느 하나이고, Z2는 단일결합이거나 C1 ~ C12의 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자를 포함하는 아릴기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이며, R'24 ~ R'27은 각각 Z1Q'X-Z2(2,2,6,6-테트라메틸피페리딘)로 표현되는 치환기이거나, R21 ~ R23와 마찬가지로 각각 수소원자이거나 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자, 플루오린 원자를 포함하는 아릴기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이며, 또한 화학식 4의 Ar''는 화학식 1의 Ar과 동일하거나 Ar의 각각의 페닐링은 적어도 하나의 Z1Q’X-Z2(2,2,6,6-테트라메틸피페리딘)로 표현되는 치환기를 가질 수 있다
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청구항 1에 있어서,상기 고분자의 피페리딘기를 산화시키는 단계는 피페리딘기의 산화를 통하여 하기 화학식 5의 화학구조를 가지는 음이온 교환소재를 제조하는 것을 특징으로 하는 사슬연장기를 가지는 음이온 교환소재의 제조방법:003c#화학식 5003e#상기 화학식 5의 R''24 ~ R''27은 각각 Z1Q'X-Z2(2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥시드)로 표현되는 치환기이거나, R21 ~ R23와 마찬가지로 각각 수소원자이거나 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자, 아릴기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, Ar'''은 화학식 1의 Ar과 동일하거나 Ar의 각각의 페닐링은 적어도 하나의 Z1Q’X-Z2(2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥시드)로 표현되는 치환기를 가질 수 있다
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하기 화학식 5의 화학구조를 가지는 것을 특징으로 하는 사슬연장기를 가지는 음이온 교환소재:003c#화학식 5003e#상기 화학식 5에서, M, M', M''은 각각 단일결합이거나 전자주게기로서 -O-, -S-, -NR'- (이때 R'은 수소원자이거나 C1 ~ C12 알킬기 중 어느 하나임), 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 중 어느 하나이고, 반복단위의 수인 n은 1 이상 100,000이하의 정수이며,Ar'''은 하기 화학식 2와 같거나 Ar'''의 각각의 페닐링은 적어도 하나의 Z1Q’X-Z2(2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥시드)로 표현되는 치환기를 가질 수 있고, 003c#화학식 2003e#상기 화학식 2에서, M'''는 단일결합이거나 전자주게기로서 -O-, -S-, -NR'- (이때 R'은 수소원자이거나 C1 ~ C12 알킬기 중 어느 하나임), 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 중 어느 하나이고, R9 ~ R20은 각각 수소원자이거나 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자, 플루오린 원자를 포함하는 아릴기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 각 반복 단위 내에 또는 반복 단위 당 동일하거나 상이할 수 있으며,R21 ~ R23은 각각 수소원자이거나 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자, 아릴기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고,R''24 ~ R''27은 각각 R21 ~ R23와 동일하거나 Z1Q'X-Z2(2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥시드)로 표현되는 치환기일 수 있으며,Z1은 C1 ~ C12의 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자를 포함하는 아릴기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고,Q'는 양이온화된 이온교환작용기로서 아민기로부터 유도된 암모늄기이거나 술포늄기, 포스포늄기, 피리디늄기, 카바졸륨기 및 이미다졸륨기이거나 베타인 및 술포베타인에서 선택되는 양쪽성 이온 교환 작용기 및 이들의 조합에서 선택되는 이온 교환체 또는 이들의 염 상태의 음이온 교환 작용기 중 어느 하나이며, Z2는 단일결합이거나 C1 ~ C12의 알킬기, 아릴기, 알릴기, 플루오린 원자를 포함하는 아릴기, 퍼플루오로알킬기, 그 쇄에 산소, 질소, 황 원자 중 하나 이상을 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O- 퍼플루오로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고,X는 할로겐원자로서 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I) 중 어느 하나이다
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청구항 5에 기재된 음이온 교환소재를 성형하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질막
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애노드, 캐스드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 구비되는 청구항 6의 고분자 전해질막을 포함하는 막전극 접합체
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청구항 7의 막전극 접합체를 포함하는 연료전지
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청구항 6의 고분자 전해질막을 포함하는 전기화학 장치
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청구항 9에 있어서,상기 전기화학 장치는 레독스 플로우 전지, 전기투석 장치, 역전기투석 장치, 축전식 탈염장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기화학 장치
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